[发明专利]掘进工作面监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种掘进工作面监测系统，具体涉及一种用于掘进工作面的实时监测及预警系统。

背景技术

我国煤矿事故频发，给矿工的人身安全和煤矿的安全生产带来威胁。近年来，随着国家、矿山对安全的重视以及煤矿利润指标的提升，煤矿安全方面的投入持续加大。监测技术则是近年来国内外研究的一个热点，该技术在矿山范围内设置监测点，然后将数据传输到数据存储、处理装置，进而用分析软件对矿山可能发生的灾害进行分析。

煤矿巷道掘进是一种工作条件恶劣、危险性大的工作。目前，矿山的掘进，主要依靠经验，特别是在高应力、高瓦斯等地质条件下的掘进，缺乏有效的监测手段，尤其是能够实时监测及预警的设备和方法。

煤矿的掘进，需要一套在井下能实时观测和预警少数测点的应力监测系统，井下工作人员能实时查看各测点的应力状态，并能根据设置值进行实时预警，为井下安全生产提供保障，同时井上可以实时同步看到监测数据，控制井下设备运行，为矿井管理人员提供掘进面的应力状态和瓦斯浓度信息。

结合以上需求，开发一套掘进工作面应力和瓦斯监测系统，全套系统安装在工作面操作人员附近，实时显示应力监测数据，根据现场情况设置预警阈值，达到阈值进行显示报警和驱动声光报警，及时为现场人员报告各测点应力状态。

发明内容

本发明的技术方案是：一种掘进工作面监测系统，包括传感器系统、无线数据采集器、矿用隔爆电源、井下监测分站、井上监测系统；传感器系统包括应力传感器和瓦斯传感器，瓦斯传感器和应力传感器设置在采掘工作面扰动范围内，无线数据采集器与应力传感器相连接，将应力传感器采集的数据传输至井下监测分站的无线接收器；矿用隔爆电源与井下监测分站连接；井下监测分站设置有嵌入式系统采集软件，对监测信号进行储存、分析和处理，若数据出现异常则有井下声光报警器发出报警；处理后的数据还通过光纤环网传输至井上监测系统，井上监测系统包括声光报警器，在监测信号出现异常时及时的进行报警。

掘进工作面监测系统的安装包括：应力传感器的安装、瓦斯传感器的安装、井下监测分站的安装、矿用隔爆电源的安装及井下、井上声光报警器的安装。

附图说明

图1为本发明的系统布置图；

图2为本发明的施工实施例；

具体实施方式

应力传感器沿掘进巷道单边布置：9个应力测点，共11通道，每组两个应力传感器，接无线采集器前两通道，共需要无线采集器5个。每组测点间距15m，测点垂直煤壁布置，安装深度分别为7m、14m，间距1m；超前测点向掘进迎头偏斜45度(见图2)，安装深度为14m。随着工作面的推进，应力传感器移组，实现循环监测。无线采集器在应力传感器附近就近悬挂在锚杆上。

钻孔施工要求和参数：

(1)钻孔直径：φ42-45mm，使用φ42mm钻头施工。

(2)钻孔深度：7m、14m；钻孔与应力传感器的安装深度一致。

(3)钻孔高度：距离巷道煤层底板0.5～1.5m；

(4)钻孔方位：平行煤层层面，避免钻孔进入岩层中；

(5)钻孔应力传感器油管长度9m、15m。

(6)使用安装杆安装应力传感器；

(7)使用油泵给应力传感器打压，直到油压稳定在5Mpa。

两个瓦斯传感器单独接一个采集模块，该采集模块安装在监测分站内并由分站给瓦斯传感器供电。瓦斯传感器配有接线盒方便现场安装。瓦斯传感器分别安装在距掘进工作面15m和40m，就近悬挂在锚杆上。随着工作面的推进，瓦斯传感器可考虑事先放长线约200米，这样每推进100米左右，随分站一起进行移动。

井下监测分站放在距工作面80m-100m处，可直接放置在底板。随着工作面的推进，约100米左右移动一次。为实现地面监控功能，需从监测分站至附近光缆接口之间敷设光缆。根据生产进度预留光纤长度，减少光纤连接次数。

矿用隔爆电源需接综保电源AC127V或660V。与监测分站安装在一起，可直接放置在底板。随监测分站一起移动。电缆可根据开采现场综保电源位置就近连接，预留好相应长度。

井下声光报警器安装在监测分站旁边，就近悬挂在锚杆上，随监测分站一起移动。井上声光报警器安装在监测服务器旁边。